Виберіть ідеальні оптичні підсилювачі за властивостями
Купуючи оптичний підсилювач, що варто врахувати, крім ціни? Звичайно, це якість. Але як можна визначити якість хорошої чи ні? Тоді мова йде про властивості. В основному є три аспекти, які слід врахувати відповідно до властивостей оптичних підсилювачів.
1. Підсилення, вхідна потужність і вихідна потужність
Найбільш основною властивістю оптичного підсилювача є його робочий коефіцієнт посилення, який є величиною, на яку підсилюється вхідний оптичний сигнал. Коефіцієнт посилення зазвичай вимірюється в дБ і знаходиться в інтервалі від 10 до 30 дБ. Коефіцієнт посилення в 10 дБ означає, що вхідний оптичний сигнал підсилюється в 10 разів, тоді як посилення в 30 дБ означає, що вхідний оптичний сигнал посилюється на коефіцієнт 1000.
Деякі підсилювачі розроблені для роботи з одним заздалегідь встановленим посиленням, а інші можуть підтримувати діапазон значень підсилення, що дозволяє підсилювачу вирішувати різні програми та функції. Крім посилення, підсилювач також характеризується діапазоном підтримуваних вхідних і вихідних оптичних потужностей. Зокрема, ключовою специфікацією підсилювача є максимальна вихідна потужність, яку можна підтримувати, також називається насиченою вихідною потужністю. Цей параметр часто є критичним при визначенні вартості підсилювачів.
В цілому оптичні підсилювачі можна класифікувати як одноканальні або багатоканальні (WDM). Як випливає з їх назви, одноканальні підсилювачі призначені для посилення лише одного оптичного каналу, який може бути розташований в будь-якому місці в межах визначеної смуги, наприклад, смуга С (1528 до 1564 нм). Одноканальні підсилювачі, наприклад, СД-діапазон EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier), як правило, можуть працювати в широкому діапазоні посилення роботи і вимагають відносно низьких рівнів вихідної потужності.
На відміну від цього, підсилювач WDM призначений для роботи, коли будь-яка кількість каналів (у межах визначеної смуги) надходить на підсилювач. Важливою властивістю підсилювачів WDM є площину посилення, яка є варіацією посилення для різних каналів. Якщо коефіцієнт підсилення не є рівним, різні канали WDM матимуть різний коефіцієнт посилення, який може накопичуватися уздовж ланцюга підсилювачів, що призводить до великої невідповідності між каналами в кінці каналу зв'язку.
Для підтримки рівного посилення більшість підсилювачів низького класу WDM підтримують лише одне робоче посилення або відносно вузький діапазон посилення. Підсилювачі WDM, що забезпечують як плоский коефіцієнт підсилення, так і великий діапазон посилення, вимагають більш складної конструкції. На додаток до отримання рівності, підсилювачі WDM повинні забезпечити великий динамічний діапазон вхідної потужності, щоб підтримувати різні умови введення, де може бути будь-яка кількість каналів від 1 до 80. Крім того, для підтримки максимальної кількості каналів підсилювачі WDM потребують відносно високої насиченої вихідної потужності, як правило, в діапазоні від 17 до 23 дБм.
2. Шум
Всі підсилювачі, включаючи оптичні підсилювачі, подають шум під час процесу посилення, так що вихідний сигнал завжди шуміє, ніж вхідний сигнал. Ефективність шуму оптичного підсилювача характеризується його шумовим малюнком (NF), який визначається як відношення співвідношення сигнал / шум (SNR) на виході підсилювача до ідеального SNR на вході. Оскільки між NF підсилювача і роботою оптичної лінії існує співвідношення один на один, важливо, щоб NF зберігався якомога нижче. NF залежить від технології, що використовується для підсилювача, а також від коефіцієнта підсилення, при цьому підсилювач з більшим коефіцієнтом посилення зазвичай має нижчий NF.
3. Динамічні властивості
Ще одна важлива властивість оптичних підсилювачів - їх реакція на динамічні зміни вхідної потужності. В ідеалі коефіцієнт посилення підсилювача взагалі не повинен змінюватися, коли змінюється вхідна потужність, однак це неможливо, коли підсилювач працює на максимальній потужності, що знаходиться на виході, або біля неї. У цьому випадку важливо, щоб підсилювач реагував досить повільно, щоб його посилення визначалося лише середньою вхідною потужністю, і на нього не впливали швидкі зміни (наприклад, через модуляцію даних).
Підсилювачі, які реагують занадто швидко, можуть бути галасливими і не справляються з декількома каналами добре. Це тому, що коли є кілька каналів, коефіцієнт посилення одного каналу може змінюватися залежно від того, чи мають інші канали 0 або 1, вплив, відомий як модуляція перехресного посилення. Навіть якщо біля насичення є один канал високої потужності, викривлення може виникнути, оскільки 0-х буде мати інший виграш, ніж 1-й.
З іншого боку, навіть якщо підсилювач має повільну реакцію, він також повинен мати можливість вирішувати раптові тривалі зміни середньої вхідної потужності. Такі раптові зміни можуть статися, наприклад, через додавання / падіння каналів (особливо в динамічно відрегульованих мережах) або комутацію захисту та відновлення. У таких випадках підсилювач може відчувати великі коливальні коефіцієнти посилення (відомі як "перехідні"), які необхідно максимально придушити механізмом управління підсилювачем. За відсутності відповідного придушення перехідних процесів, перехідні коефіцієнти посилення можуть накопичуватися над ланцюгом підсилювача, що призводить до великих перепадів потужності та / або SNR на приймачі.
Підводячи підсумок, ідеальний оптичний підсилювач повинен підтримувати багатоканальну роботу на якомога ширшому діапазоні довжини хвилі, забезпечувати рівне посилення у великому діапазоні динамічного посилення, мати високу насичену вихідну потужність, низький рівень шуму та ефективне придушення перехідних процесів. Цих властивостей слід досягти при збереженні низького енергоспоживання, невеликих розмірів та низької вартості. На щастя, технологія EDFA просунулася до того моменту, коли багато з цих функцій можна забезпечити одночасно. Тепер ви знаєте, ідеальний оптичний підсилювач - це підсилювач EDFA.
